西安 咸阳地下热水氘过量参数研究

通过分析西安、咸阳地区地下热水的δ18O和δD同位素数据,研究了氘过量参数d的特征及水岩交换程度对d值分布的影响。结果表明:西安、咸阳地区浅层地下热水水岩作用不明显,深层地下热水水岩交换作用显著,发生氧漂移,咸阳部分水点发生较为明显的2H交换;含水层封闭性越好,地质环境越还原,水岩作用就越强,d值就越小;氧漂移愈偏离大气降水线,d值越小,埋深愈大,滞留时间愈长,矿化度愈大,地下热水温度越高。

北京地区地热水氘过量参数特征分析

文章通过80组不同地热田的样品,分析总结了北京地区地热水资源氘过量参数的特征:(1)地热水的平均δ值为5.4,常温地下水的平均d值为6.04,热水的d值与氚值都较低,水岩作用所导致的氧同位素交换比冷水更容易进行;(2)地下热水的氢和氧同位素组成具有明显的热交换趋势,d值随地下水年龄增大而递增,当地热水年龄为(12.76±0.13)ka时,d值为11.2,而当地热水年龄为(38.96±0.63)ka,d值为14.6;(3)在同一地区,d值随着地下水埋深加大而减小,埋深为125.13 m时d值为5.72,埋深为3221 m时,d值为3.03;(4)从补给源到排泄区,地下水的d值应逐渐降低,其中北部补给区平均d值为7.31,北京断陷盆地平均d值为5.68,南部凤河营地区仅为-9.20;补给源区与排泄区水的d的差值越大,地下水的运动速度越慢;(5)当Eh小于200 m V时,北京地区地下热水的d值随着Eh值的降低而减少,如在桐热-7中,氧化还原电位为-326 m V,d值为-9.20,而在TR-43中氧化还原电位为158 m V,d值为7.48;当Eh大于200 m V时,地下热水的d值随着Eh值的降低而增加,但增幅较小。

四川盆地卤水同位素组成及氘过量参数演化规律

运用岩石地球化原理对四川盆地卤水的同位素及氘过量参数进行分析,结果发现其具有明显的分布规律特征,盆地内以中三叠世为界同位素的显示出海、陆两大体系,海相沉积含卤层卤水中氢同位素组成均低于海水,而氧同位素则高于海水。卤水(主体)源于海水,不同时期海水的蒸发程度有所差异。由震旦系含卤层卤水分布区向上,经寒武系、二叠系茅口组至三叠系嘉陵江组、雷口坡组,卤水的δD值随时代变新而相对富重同位素。陆相沉积含卤层卤水,源于大气降水,同位素组成落在大气降水线附近。海、陆过渡相含卤层(上三叠系须家河组)卤水,同位素组成落在海相沉积含卤层卤水与大气降水端员之间,系大气降水和蒸发海水的混合。盆地内不同时代的含卤层,卤水的氘过量参数(d值)有明显随含卤层时代变老逐步降低的趋势。三叠系雷口坡组—嘉陵江组、二叠系茅口组、寒武系及震旦系含卤层均系碳酸盐地层,水/岩作用十分强烈,同时显示出卤水的氘过量参数的变化是时间的函数。所有含卤层,凡是分布于盆地周边或处在断裂构造发育或经过长期开采卤资源的卤井,明显受到大气降水渗漏补给的影响,它们的氘过量参数(d)都有不同程度的升高,升高的程度取决于现代大气降水混入的数量。三叠系不同组含卤层的卤水,卤水d值的变化与平面分布和含卤层的埋深有一定的关联,含卤层埋深愈深,卤水的氘过量参数(d)值就愈低。

黑河流域地下水氘过量参数特征

利用δ(18O)和δ(D)资料对黑河流域的冰雪融水、地表水、地下水的氘过量参数(d值)特征的研究结果表明:①黑河流域源区祁连山区冰雪融水的d值特别偏正,为16.0‰~24.8‰;②张掖盆地细土平原浅层地下水的d值(9.0‰~12.0‰)与深层地下水的d值(16.6‰~21.8‰)表现出明显的差异性,指示着不同的补给来源,浅层地下水主要由大气补给,深层地下水反映出冰雪融水补给的特点;酒泉盆地浅层和深层地下水的d值接近(介于15.8‰~19.6‰间),主要以山区冰雪融水和基岩裂隙水补给为主;③额济纳盆地大部分浅层地下水的d值介于2.6‰~8.8‰间,受到了一定程度的蒸发作用,这是干旱地区地下水的特殊特征;④古日乃地区地下水的d值特别偏负,达-30‰左右,这种现象在全球极为罕见;⑤东居延海地区附近的深层承压水的d值(-2.4‰^-1.0‰)也表现出了一定的特殊性,表明该区地下水是在较寒冷的气候条件下形成的;⑥东居延海地表水和天鹅湖湖水的δ(18O)和δ(D)均为正,远大于了海水的氧氘值,而且d值异常偏负,达-55.2‰^-35.8‰,这可能是极度干旱的环境下地表水过度蒸发的结果。研究揭示了流域水循环转化过程中和大气降水、冰雪融水、地表水、地下水之间的相互关系及其作用,为流域水资源管理和生态环境保护提供了有意义的信息。

地下水氘过量参数的演化

本文详细地介绍了提出水体氘过量参数 (d值 )的依据、源于大气降水的地下水氘过量参数 (d值 )的演化特点、影响因素、误差来源 ,并分析和讨论了应用中的一些问题。

西藏尼木-那曲热水氘过量参数及其指示作用

利用热水的氘过量参数,探讨其在地热田勘探开发中的指示作用.选取西藏尼木-那曲未开发利用的11个地热田,其中吉达果、宁中、谷露和玉寨为重点研究地热田,分别收集了2011年氢氧同位素数据,2012年对重点地热田进行氢氧稳定同位素数据采集,收集了进行过系统研究的羊八井热田的相关数据进行对比研究.研究区内天然水受到同位素交换作用的影响,氘过量参数（d值）分布在-20‰～30‰,主要集中在0‰～10‰;从d值箱式图中不难发现玉寨、谷露热田受同位素交换作用明显,在图中表现为异常点;探讨了d值随区域分布、海拔高度、取样温度、氚的关系;通过对天然水氢氧稳定同位素及d值进行Q聚类分析,很好地识别了区内天然水明显的同位素交换作用,概述了区内高温热储特征：d值较小、滞留时间较长、热水温度高、出现明显的氧漂移等.通过综合分析并结合当地实际情况,确定宁中-谷露区热田、玉寨热田为进一步研究的重点区域,结合当地实际情况及地热开发利用条件与潜力分析,谷露地热田区进行高温地热发电的前景较好.

四川牟尼沟珍珠泉和翡翠泉的同位素组成及氘过量参数研究

本文基于四川牟尼沟珍珠泉和翡翠泉水的氢、氧同位素组成、氘过量参数及氚含量资料 ,详细分析和讨论了两泉地下含水层水的补给源、补给高度、水的运移途径和滞留时间及它们之间的水力联系。

川东南主要碳酸盐含卤层卤水氘过量参数演化

基于地下卤水氘过量参数演化的基本原理,以四川盆地东部、南部主要碳酸盐含卤层为目标,测定卤水中的氢氧同位素组成,借此研究地下卤水的氘过量参数分布特征及演化规律。研究发现,盆地的川东、川南一带碳酸盐含卤层中,卤水的氘过量参数值,有随含卤层时代从老到新,数据值由小变大的分布趋势。

降水过量氘指示的北极冬季海冰消融及水汽变化

在全球变暖背景下,持续减少的海冰正在通过降水和蒸发改变着北极水循环。降水同位素及其过量氘参数(d)作为水循环示踪剂对北极水文气候变化研究具有重要帮助,但由于观测资料匮乏,目前有关北极水循环的同位素示踪研究鲜有报道。本文以冬季海冰主要消融区——巴伦支—格陵兰海(BGS)为例,调查了BGS冬季降水d值与海冰和大气环流的关系。结果表明:BGS降水d值与海冰范围呈显著正相关,而与巴伦支—喀拉海(BKS)反气旋指数呈显著负相关。BGS降水d主要受海冰变化导致的局地蒸发控制,当海冰减少时,局地蒸发水汽增加,贡献了更多低d的降水。增强的BKS反气旋通过绝热下沉增温和向极的水热输送,加强了BGS海冰消融与局地蒸发,降低了降水d值;而较低纬地区输送水汽以高的d值为特征,其对BGS降水的直接贡献有限。该项研究从同位素的视角厘清了局地蒸发与较低纬地区水汽输送对北极降水的相对重要性,不仅有助于理解海冰减少对北极水循环的影响,也对北极古气候重建具有重要启示。

我国西南地区降水中过量氘指示水汽来源

为了揭示我国西南地区降水的水汽来源特征,对蒙自和腾冲取样站降水中稳定同位素和过量氘d的变化特征以及它们与温度和湿度的关系进行了分析.结果表明:在季风系统下,降水中d具有明显的季节变化:两站雨季降水中的d相对较低,而旱季降水中的d相对较高.相关分析表明,降水中d与整层大气温度和湿度的关系具有一致性.综合考虑降水中d和δD与大气湿度的关系,可认为影响蒙自和腾冲站降水稳定同位素变化的主要原因与降水的气团性质有关,降落雨滴的蒸发富集作用相对较轻.在雨季,我国西南地区降水的水汽主要来源于低纬度海洋,空气湿度大,降水中d小,受沿途降水冲刷作用的影响,降水中稳定同位素比率较低;在旱季,受大陆性气团的影响,我国西南地区降水的水汽主要来源于西风带的输送和内陆再蒸发水汽的补给,空气湿度小,降水中稳定同位素比率和d较大.

新德里季风降水中过量氘与季风水汽来源

收集和分析了新德里降水中同位素资料(δ18O和δD),利用季风水线方程对个别年份缺测的δD资料进行估计,建立了新德里36 a夏季过量氘序列.基于降水中过量氘和水汽源区相对湿度关系考虑,利用NCEP/NCAR再分析资料,研究了新德里夏季过量氘序列和水汽源区相对湿度的关系.研究发现,西阿拉伯海相对湿度变化和新德里季风降水中过量氘变化较为一致.结合西阿拉伯海风速和印度西北地区季风降水量资料分析结果,认为西阿拉伯海是新德里季风水汽的主要来源.

过量氘新的定义及其在极地地区的应用综述

水汽中过量氘主要受蒸发过程中非平衡动力分馏控制,而水汽冷凝过程一般认为同位素发生平衡分馏,平衡分馏过程对降水及水汽中过量氘影响较小,因此理论上可以利用冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件的定量重建。在极地地区,较低的温度导致水汽的冷凝程度较高,氢(δD)与氧(δ^(18)O)稳定同位素的斜率受与温度有关的平衡分馏系数显著影响,因此极地降水中过量氘实际上还受平衡分馏系数影响;此外,随着水汽冷凝程度的升高,水汽中δD/δ^(18)O值越来越低,δD和δ^(18)O之间的非线性关系越来越明显,这导致传统线性过量氘(定义为d_(excess)=δD-8δ^(18)O)的值还受同位素值本身的影响。因此,上述线性过量氘定义的不足使得利用极地冰芯过量氘记录进行水汽源区环境条件定量重建的精度受到了很大的限制。为了弥补传统线性过量氘定义的不足,近年来一些研究者提出了过量氘的对数定义和指数定义。本文旨在说明传统线性过量氘定义的不足,详细介绍两种过量氘新定义的基本原理与优势、最新研究进展及其在极地地区的应用前景。

赣南青塘岩溶盆地系统地下水氢氧同位素特征分析

基于赣江流域水文地质调查(1∶5万青塘幅)项目,通过地面调查、地下水样采集、实验测试、数据综合分析等手段,研究青塘岩溶盆地系统地下水氢氧同位素特征。研究表明,盆地内不同地下水取样点δ^(18)O、δD及d值差异明显,δ^(18)O值的变化范围为-6.55‰~-4.45‰,均值为-5.85‰;δD值的变化范围为-38.25‰~-27.90‰,均值为-34.47‰;d值的变化范围为7.70~14.15,均值为12.34。对青塘岩溶盆地内地下水氢氧同位素特征综合分析研究,揭示了该地区地下水的补给主要来源于大气降水,第四系地下水与岩溶地下水具有密切的水力联系,地下水与地表水存在一定的关联,为该地区地下水污染防治提供依据。

基于同位素技术径流分割研究进展

环境同位素是不受研究者控制的稳定同位素,在同位素径流分割当中需要使用到的同位素^(2)H和^(18)O,同时也会使用到水的其他性质,例如导电性、pH等,氢氧同位素可以有效地表明径流的来源,在进行径流分割之前,需要进行对当地水分的分析,确保同位素的时空均一。总结不同地区的学者在当地测定当地的大气降水线;氢氧同位素和相关的基本概念;二水源径流分割和多水源径流分割的意义、方法等得出以下结论:(1)在进行径流分割之前,需要进行对当地水分的分析,确保同位素的时空均一,否则可能出现某种水源的贡献率达到100%以上;(2)在多水源径流分割的情况下,需要制作三角混合图来确定数据的可靠性;(3)在以后的研究中,可以与GIS等遥感手段结合,这样可以提高径流分割的精度。

西南典型废弃硫铁矿水化学特征及环境同位素分析

近年来通过对大树硫铁矿矿井涌水的监测,发现其水量大、水质差,已造成周围水体的污染。为弄清矿井涌水来源,该文结合水文地质条件采用水化学分析方法与环境同位素分析方法,利用地下水氘过量参数与氚含量分布特征,识别矿井涌水的来源,解析矿井涌水的污染成因。结果表明:矿井涌水与部分受污染龙潭组、茅口组地下水具有相似特征,主要表现为低pH值、高SO_(4)^(2-)、高TDS和高硬度;通过氘过量参数与氚含量分布特征,识别出了矿井涌水的主要来源,采用同位素质量平衡方程对进行混合比例计算,确定了不同来源对矿井涌水的贡献量。该文采用水水化学与同位素方法识别矿井涌水来源,对大树硫铁矿地下水修复及类似矿区地下水修复具有重要参考意义。

大气水汽稳定同位素组成在生态系统水循环中的应用

水汽稳定同位素组成(δv)可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来,稳定同位素红外光谱技术(isotope ratio infrared spectroscopy,IRIS)的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成研究取得了巨大进展的同时,适时对δv及其在生态系统水循环应用的研究进展进行综述,可以为后续研究提供借鉴和参考。从5个方面对水汽稳定同位素组成的研究进行了详述,分别是:1水汽稳定同位素分析仪的在线校正;2δv的变化规律;3氘过量的变化特征;4蒸散发组分的区分;5叶片水18O富集的估算。目前水汽稳定同位素的观测站点十分稀少,尽快建立全球的水汽稳定同位素观测网络并进行长时间的连续观测,将大大促进生态系统水循环和生态过程解析及其模拟方面的研究。同时,将稳定同位素在线观测数据和通量观测以及遥感模型结合起来,可以更好地揭示区域乃至全球水循环模式和机理机制。

新疆帕米尔高原塔什库尔干地区冰川融水锶同位素特征及其环境意义

本文研究了帕米尔高原地区冰川融水的Sr同位素组成特征,并且结合水化学和氢氧同位素结果进行讨论.结果表明,该区以HCO_3-Ca(Ca-Mg)和HCO_3-SO_4-Ca-Mg水为主;冰川融水矿化度低,水化学类型简单,NO_3^-离子含量很少,是研究冰川融水氢氧同位素特征和用锶同位素研究水-岩作用的理想地区.研究区冰川融水的^(18)O和~2H具有明显的高度效应,δ^(18)O-δ~2H关系水点均位于世界降水线的左上方,显示了寒冷气候条件下,冰川融水^(18)O和~2H同位素特征;本研究应用^(87)Sr/^(86)Sr比值与1/[Sr^(2+)]相关性以及^(87)Sr/^(86)Sr、[Sr^(2+)]/[Na^+]比值的相关性发现,塔什库尔干河流域的上游西南部喀喇其库尔河一带是以硅酸盐岩为主的分布区,其特点是高^(87)Sr/^(86)Sr比值和低[Sr^(2+)]/[Na^+]比值,南部是以碳酸盐岩为主的分布区,其特征是低^(87)Sr/^(86)Sr比值和高[Sr^(2+)]/[Na^+]比值;到了中游和下游,河水都是混合水,其中靠近上游水点以低^(87)Sr/^(86)Sr比值和高的1/[Sr^(2+)]比值为特征,而下游则以低^(87)Sr/^(86)Sr比值和小的1/[Sr^(2+)]比值为特征,这些特点与混合水的来源和流经区的岩性有关;本研究还发现,氘过量参数d值是识别大气降水补给河水或地下水的重要指标,可用于研究该地区古气候的演变.

河南平原区天然地热流体同位素特征对其成生环境的揭示

河南省东部平原地区蕴藏着丰富的地热资源,不同构造单元、不同时代的天然地热流体,其水化学特征及成生环境有较大差异。本次采用稳定同位素数据研究地热流体来源、迁移特征;采用放射性同位素数据,研究地热流体年龄。结果表明:①河南平原区地热流体主要源于大气降水且多为滞留古水;②不同时代热储之间水力联系微弱;③同时代热储赋存的地热流体年龄,山前区远小于平原区,揭示其由山前向平原迁移。

银川地区降水氢氧同位素变化规律分析

大气降水是区域水循环中重要环节,对于研究区域内水分循环、水分来源、水分转换等水文过程有重要意义.通过对银川地区降水中氢氧同位素特征随月降水量变化趋势进行分析,得出不同季节的降水水汽来源是影响银川地区降水同位素变化的主要因素,秋冬季节降水水汽主要来自于北冰洋地区,春夏季节降水水汽主要来源于印度洋、孟加拉湾及太平洋地区.区域内蒸发的水汽对降水的贡献及降水过程中的二次蒸发作用都使降水中重同位素富集.全年来看,银川地区降雨量效应不明显,但是夏季降雨量对降水中氢氧稳定同位素变化影响不容忽视.通过分析氘过量参数d随月平均降水量的变化趋势,辅助论证了不同季节不同水汽来源的降水是影响氢氧同位素变化的主要因素.